DE19603553C1

DE19603553C1 - Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers

Info

Publication number: DE19603553C1
Application number: DE19603553A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Hog
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: ITMI970108A1; GB2309780A; GB9701699D0; GB2309780B; IT1289184B1; FR2744410A1; US5847654A; FR2744410B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwi schers mit einer automatischen Wischersteuerung, die einen Regensensor mit einem Licht abstrahlenden Sender und einem auf das abgestrahlte Licht an sprechenden, ein Sensorsignal abgebenden Empfänger sowie eine einen Mikro rechner umfassende Auswerteeinrichtung für das Sensorsignal aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE 33 14 770 A1 als bekannt ausgewie sen. Dabei wird aus dem von einem lichtabgebenden Sender kommenden Licht ein Nutzsignal gebildet, indem dieses auf einen fotoelektrischen Empfänger geleitet wird, wobei sich unterschiedliche Benetzungsereignisse auf der Scheibe charakteristisch auf das auf den Empfänger gelangende Licht auswirken. Dem Nutzlicht können sich Störungen, wie z. B. Fremdlichteinflüsse verfälschend überlagern, wodurch ein Fehlverhalten der automatischen Wischersteuerung verursacht werden kann. Zum Ausblenden derartiger verfälschender Fremdlicht einflüsse ist in der DE 33 17 770 A1 vorgeschlagen, die Lichtabgabe des Sen ders zu takten, um Störeinflüsse zu unterdrücken. Die Auswertung verlangt einen relativ hohen Aufwand der Wischersteuerung.

Auch in der EP 0 460 180 B1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schei benwischers beschrieben, mit der Störungen in Form von Fremdlichteinflüssen erfaßbar und eliminierbar sind. Dabei werden Sample-Hold-Glieder verwendet und in der Auswerteeinrichtung von den dem erfaßten Licht entsprechenden Signalen Differenzen gebildet.

Bei bekannten automatischen Wischersteuerungen der vorliegenden Art werden meist Mikrorechner verwendet, die einen integrierten Analog-Digital-Wandler aufweisen. Derartige Mikrorechner sind relativ teuer.

Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ange gebenen Art bereitzustellen, bei der mit wenig Aufwand eine zuverlässige Steuerung des Wischbetriebs gewährleistet wird, wobei Störungen, wie z. B. Fremdlichteinflüsse, eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hiernach ist also vorgesehen, daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen außerhalb des Mikrorechners vorgesehenen Kondensator aufweist, dem das Sensorsignal zugeführt ist, daß an den Kondensator ein Komparator an geschlossen ist, der die an dem Kondensator durch das Sensorsignal aufgebaute Spannung mit einer Schwellenspannung vergleicht und bei Überschreiten der Schwellenspannung ein Ausgangssignal abgibt, und daß der Mikrorechner aus dem Ausgangssignal einen einer Zeit der Schwellenüberschreitung entsprechen den Meßwert bildet.

Auf diese Weise wird kein teurer Mikrorechner mit integriertem AD-Wandler benötigt, sondern es wird unmittelbar das eindeutige Ausgangssignal des Kom parators auswertbar. Der verwendete Kondensator ist kostengünstig, da unter anderem die Toleranzen des Kondensatorwertes keine Rolle spielen, weil z. B. Fremdlicht und Nutzlicht gleichermaßen erfaßt und voneinander getrennt werden können. Durch das integrale Auswerteverfahren werden ferner Störungen (EMV) ausgemittelt. Die Signal-Auflösung des Mikrorechners wird gegenüber der Auswertung mit AD-Wandlern erhöht, und die Signalauswertung wird damit empfindlicher. Eine Signalverstärkung durch einen fehlerbehafteten Operations verstärker entfällt.

Die Erfassung der Zeiten bis zur Schwellenüberschreitung mit dem Nutzlicht allein und bei Nutzlicht mit zusätzlich vorhandenem Fremdlicht ist dadurch sicher gewährleistet, daß ein zu dem Empfänger führender Anschluß des Kondensators an ein erstes Steuerelement angeschlossen ist, das sich in dem Mikrorechner oder außerhalb des Mikrorechners befindet und daß der Kondensator durch Ansteuern des ersten Steuerelements nach Überschreiten der Schwellen spannung entladbar und nach dem Entladen wiederaufladbar ist. Dabei ergibt sich ein einfacher Aufbau bei sicherer Funktion dadurch, daß der Sender syn chron mit einem Auflade- oder Wiederaufladevorgang des Kondensators zum Abgeben von Licht und synchron mit einem nachfolgenden Wiederauflade vorgang zum Unterbrechen der Lichtabgabe über ein in dem Mikrorechner oder außerhalb desselben befindliches weiteres Steuerelement ansteuerbar ist. Hier bei ist es günstig, wenn das erste und das weitere Steuerelement als Schalt transistoren ausgebildet sind.

Ist vorgesehen, daß mittels des Mikrorechners verschiedene Schwellenspannun gen vorgebbar sind, so können die zu messenden Zeiten in geeignete Zeitrah men gelegt werden, wenn z. B. stark unterschiedliche Lichteinflüsse berücksich tigt werden sollen. Die Schwellenspannungen können dabei mit einem internen oder externen Spannungsteiler vorgegeben werden, indem der Mikrorechner den geeigneten Spannungsteiler auswählt.

Die Erfassung des Nutzlicht-Anteils geschieht z. B. mit einfachen Maßnahmen auf sichere Weise dadurch, daß in dem Mikrorechner die Kehrwerte der gemes senen Zeiten bildbar und daraus die jeweiligen Meßwerte erzeugbar sind und daß der Anteil von von dem Sender kommendem Nutzlicht von von zusätzlich eindringendem Fremdlicht unterscheidbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der vorliegend wesentlichen Teile der automatischen Wischersteuerung und

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Signalauswertung.

In der Fig. 1 ist ein Sender in Form einer Sendediode SD gezeigt, die Licht abgibt, das zu einem bestimmten Anteil über eine optische Strecke, in der ein Abschnitt einer Windschutzscheibe enthalten ist, auf einen Empfänger in Form einer Empfängerdiode ED gelangt. Die Empfängerdiode ED ist mit ihrem einen Anschluß auf Versorgungsspannungspotential und mit ihrem anderen Anschluß über einen Kondensator C an Masse gelegt. Zwischen der Empfängerdiode ED und dem Kondensator C ist ein Eingang eines Komparators K angeschlossen, dessen Ausgang an einen Eingang E1 eines Mikrorechners µC angeschlossen ist. Der andere Eingang des Komparators K liegt an einem ersten Ausgang A1 des Mikrorechners µC. Zwischen der Empfängerdiode ED und dem Kondensator C ist weiterhin ein Steuerelement in Form eines Schalttransistors T1 mit seinem Kollektor angeschlossen, dessen Emitter nach Masse geführt ist. Die Basis des Schalttransistors T1 steht mit einem zweiten Ausgang A2 des Mikrorechners µC in Verbindung. Die Sendediode SD liegt mit ihrer Anode auf Versorgungsspan nungspotential, während sie mit ihrer Kathode an den Kollektor eines zweiten Steuerelements in Form einer steuerbaren geregelten Stromsenke oder eines zweiten Schalttransistors T2 angeschlossen ist, dessen Emitter nach Masse geführt ist. Die Basis des zweiten Schalttransistors T2 ist mit einem dritten Ausgang A3 des Mikrorechners µC verbunden.

Die Empfängerdiode ED gibt ein Sensorsignal ss ab, das von einem Benetzungs ereignis beeinflußt wird, indem z. B. durch Auftreffen von Tropfen auf die Schei be in dem Lichtweg zwischen Sendediode SD und Empfängerdiode ED Licht aus der Scheibe ausgekoppelt und das Sensorsignal ss entsprechend geschwächt wird. Dem von der Empfängerdiode ED aufgenommenen Anteil des Nutzlichts NL überlagert sich Fremdlicht FL, das in die Scheibe, beispielsweise bei schrä gem Lichteinfall, eingekoppelt wird, und beispielsweise beim Fahren durch eine Allee infolge der häufigen Lichtwechsel moduliert sein kann. Dadurch können sich erhebliche Verfälschungen des Sensorsignals ss ergeben, die die automati sche Wischersteuerung fehlerhaft auslösen können. Um eine zuverlässige Auswertung des Nutzlichts NL zu gewährleisten, wird das Sensorsignal ss mit dem Kondensator C integriert, so daß sich eine Spannung u aufbaut, die an dem Komparator K anliegt. Überschreitet die Spannung u eine an dem anderen Eingang des Komparators K an liegende Schwellenspannung U_schw, so gibt der Komparator K ein entsprechendes Signal an den Mikrorechner µC ab. Der Mikro rechner µC gibt über den zweiten Ausgang A2 ein Steuersignal an den Schalt transistor T1 ab, der daraufhin durchgesteuert wird, so daß der Kondensator C entladen wird. Daraufhin wird der Stromweg über den Schalttransistor T1 durch ein entsprechendes Steuersignal des Mikrorechners µC wieder unterbrochen, so daß der Kondensator C erneut geladen wird. Mit dem erneuten Ladevorgang des Kondensators C wird die Sendediode SD abgeschaltet, indem ein weiteres Steuersignal von dem Mikrorechner µC an den zweiten Schalttransistor T2 abgegeben wird, so daß der Strom durch die Sendediode unterbrochen wird. In dieser Phase erhält die Empfängerdiode ED lediglich Fremdlicht FL, so daß der Kondensator C lediglich durch den auf das Fremdlicht FL zurückzuführenden Strom I_FL geladen wird und die Zeit bis zur Überschreitung der Schwellenspan nung U_schw nur von dem Fremdlicht FL abhängt.

Die Fig. 2 zeigt zwei Ladevorgänge des Kondensators C über der Zeit t und das zugehörige Ausgangssignal k des Komparators K. Zu einem Zeitpunkt t₀ wird ein Ladevorgang des Kondensators C mittels des Mikrorechners µC gestartet, wobei sowohl Nutzlicht NL als auch Fremdlicht FL auf die Empfängerdiode ED fällt. Zu einem Zeitpunkt t₁ überschreitet die an dem Kondensator C aufgebaute Span nung u die Schwellenspannung U_schw1. Danach wird dann die Sendediode SD abgeschaltet, und es wird mit einem neuen Ladevorgang des Kondensators C zu einem Zeitpunkt t₀′ begonnen. Hierbei ist die Sendediode SD abgeschaltet, so daß lediglich Fremdlicht FL auf die Empfängerdiode ED fällt. Dadurch wird der Kondensator C langsamer geladen, und die Spannung u überschreitet erst zu einem Zeitpunkt t₂′ die Schwellenspannung U_schw1. Zu diesem Zeitpunkt gibt dann, wie aus dem unteren Diagramm der Fig. 2 ersichtlich, der Komparator K ein entsprechendes Ausgangssignal k an den Mikrorechner µC ab. Die Zeit für den Ladezyklus bis zum Erreichen der Schwelle ist umgekehrt proportional zu dem jeweiligen Stromfluß, mit dem der Kondensator C geladen wird, d. h. einmal zu der Summe aus dem durch den Anteil des Nutzlichts NL verursachten Stroms und des durch das Fremdlicht FL verursachten Stroms und zum andern zu dem von dem Fremdlicht FL allein verursachten Strom.

Wie aus dem oberen Diagramm der Fig. 2 ersichtlich, kann mittels des Mikro rechners µC für den Ladevorgang mittels des Fremdlichts FL allein eine andere Schwelle U_schw2 eingestellt werden, um den Ladezyklus insbesondere bei wenig Fremdlicht FL zu verkürzen, so daß beispielsweise zur Zeit t₂′′ die Schwellen spannung U_schw2 überschritten wird.

Aus den gemessenen Zeiten wird in dem Mikrorechner µC der Kehrwert gebildet und gegebenenfalls eine Bewertung mit geeigneten Konstanten vorgenommen. Durch Bildung der Differenz zwischen den Kehrwerten der Zeiten mit und ohne Nutzlicht wird dann der Einfluß des Fremdlichts FL vollständig eliminiert, so daß das gewonnene Signal allein vom Nutzlicht NL abhängt, so daß eine zuverlässige Auswertung zum Ermitteln des Benetzungszustandes und Betreiben der automa tischen Wischersteuerung erhalten wird. Bei der Eliminierung des Fremdlichtein flusses werden die gegebenenfalls unterschiedlichen Schwellenspannungen U_schw1, U_schw2 berücksichtigt.

Die Schalttransistoren T1, T2, der Komparator K und/oder die Spannungsteiler für die Einstellung der unterschiedlichen Schwellenspannungen U_schw1, U_schw2 sowie gegebenenfalls weitere Bauelemente können im Mikrorechner µC integriert sein, so daß lediglich ein externer Kondensator C für den Aufbau der Schaltung als zusätzliches Bauelement erforderlich ist. Unterschiedliche Schwellenspannun gen können auch durch unterschiedliche Kondensatoren gebildet werden.

Der beschriebene Aufbau läßt somit auf einfache Weise eine zuverlässige Besei tigung von Fremdlichteinflüssen zu.

Claims

1. Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers mit einer automati schen Wischersteuerung, die einen Regensensor mit einem Licht ab strahlenden Sender und einem auf das abgestrahlte Licht ansprechenden, ein Sensorsignal abgebenden Empfänger sowie eine einen Mikrorechner umfassende Auswerteeinrichtung für das Sensorsignal aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen außerhalb des Mikro rechners (µC) vorgesehenen Kondensator (C) aufweist, dem das Sensor signal (ss) zugeführt ist,
daß an den Kondensator (C) ein Komparator (K) angeschlossen ist, der die an dem Kondensator (C) durch das Sensorsignal (ss) aufgebaute Spannung (u) mit einer Schwellenspannung (U_schw, U_schw1, U_schw2) ver gleicht und bei Überschreiten der Schwellenspannung (U_schw, U_schw1, U_schw2) ein Ausgangssignal (k) abgibt, und
daß der Mikrorechner (µC) aus dem Ausgangssignal (k) einen einer Zeit (t₁, t₂′, t₂′′) der Schwellenüberschreitung entsprechenden Meßwert bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Fremdlichterfassungseinrichtung auf weist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu dem Empfänger (ED) führender Anschluß des Kondensators (C) an ein erstes Steuerelement (T1) angeschlossen ist, das sich in dem Mikrorechner (µC) oder außerhalb des Mikrorechners (µC) befindet und daß der Kondensator (C) durch Ansteuern des ersten Steuerelements (T1) nach Überschreiten der Schwellenspannung (U_schw, U_schw1, U_schw2) entlad bar und nach dem Entladen wiederaufladbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (SD) synchron mit einem Auflade- oder Wiederauflade vorgang des Kondensators (C) zum Abgeben von Licht und synchron mit einem nachfolgenden Wiederaufladevorgang zum Unterbrechen der Licht abgabe über ein in dem Mikrorechner (µC) oder außerhalb desselben befindliches weiteres Steuerelement (T2) ansteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das weitere Steuerelement als Schalttransistoren (T1, T2) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels das Mikrorechners (µC) verschiedene Schwellenspannungen (U_schw, U_schw1, U_schw2) vorgebbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannungen (U_schw, U_schw1, U_schw2) mit einem internen oder externen Spannungsteiler vorgebbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mikrorechner (µC) die Kehrwerte der gemessenen Zeiten (t₁, t₂′, t₂′′) bildbar und daraus die jeweiligen Meßwerte erzeugbar sind und daß der Anteil von von dem Sender (SD) kommendem Nutzlicht (NL) von von zusätzlich eindringendem Fremdlicht (FL) unterscheidbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (T2) als steuerbare geregelte Stromsenke ausgeführt ist.